JP2009071023A - 静電チャック装置用接着シート、および静電チャック装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の静電チャック装置用接着シート10は、アクリルゴムを含む応力緩和層12と、応力緩和層の両面に設けられたアクリルゴムと熱硬化性樹脂を含む第1接着剤層14と、第2接着剤層16と、を有することよりなる。
【選択図】図1
Description
静電チャック装置のチャック面を構成する絶縁保持板を、薄いセラミック板にすることで、吸着力を高めることができる一方、静電チャック装置の熱履歴によりセラミック板の反りが顕在化する。その結果、ウエハの吸着力が低下するばかりでなく、ウエハの加熱斑を生じる原因となる。半導体ウエハの大型化および生産効率の向上に伴い、ウエハ加工時のプラズマ処理温度が高温化しているため、チャック面のセラミック板の反りを解決することが急務となっている。これまでにも、セラミック製絶縁板の反りを抑えるための提案がなされている(例えば、特許文献3)。
また、静電チャック装置は、チャック面のセラミック板と基盤とをシリコーンゴム系の接着剤で貼合したものが多い。このような静電チャック装置では、シリコーンウエハのエッチング工程およびプラズマクリーニング工程で、セラミック板と基盤の間の接着剤層がプラズマによりサイドエッチングを受けて侵食される。この結果、外周部と中央部では、前記接着剤の侵食部分の存在により、基盤とチャック面との熱伝導に差が生じる。また、シリコーン系ゴムはセラミック板と基盤の間の接着力が十分でなく、少しのサイドエッチングでも層間剥離の影響を受けやすかった。このような接着剤層の侵食にかかる問題に対する報告もなされている(例えば特許文献4)。
本発明は、ウエハの加熱斑の原因となるチャック面のセラミック板の反り発生を防止し、接着剤層のプラズマ侵食を解消できる静電チャック装置用接着シート、ならびに該接着シートを備え、ウエハの加熱斑を防止できる静電チャック装置を提供する。
また、前記接着剤層に含まれるアクリルゴム含量が、アクリルゴムと熱硬化性樹脂との合計含量中の5〜90質量%であることが好ましく、前記応力緩和層はアクリルゴムと、シリコーンゴム以外のゴムを含むことができる。
<静電チャック装置用接着シート>
図1は本実施形態の静電チャック装置の断面図である。
本発明の静電チャック装置用接着シート10は、応力緩和層12の両面に第1接着剤層14と第2接着剤層16が積層されている。
応力緩和層12に含まれるアクリルゴムは、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの重合体、または該アルキルエステルを主成分とし、これに活性基を有する第二成分を共重合した共重合体を挙げることができる。このうち、(メタ)アクリル酸のアルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチルなどの1種または2種以上を挙げることができる。
また、活性基を有する第2成分としては、例えばジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネン、ビニルクロルアセテート、アリルクロルアセテート、2−クロロエチルビニルエーテル、ビニルアクリレート、アリルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ジメチルスチリルビニルシラン、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、アルキルグリシジルエーテル、ビニルグリシジルエーテル、2−クロロエチルアクリレート、モノクロル酢酸ビニル、ビニルノルボルネン、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸などの1種または2種以上を挙げることができる。これらの活性基を有する第二成分は、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの15質量%以下、好ましくは10質量%以下の範囲で使用される。
さらに、アクリルゴム中には、第三成分として、アクリロニトリル、スチレン、1,3−ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、エチレン、プロピレン、酢酸ビニルなどの単量体の1種または2種以上を40質量%以下併用することができる。
本発明のアクリルゴムの共重合方法は特に限定されず、通常の方法で製造されるが、質量平均分子量を100万以上に重合するには溶液重合法では難しく、乳化重合法やパール重合法など、乳化剤を利用した方法で合成することが一般的である。使用に当たってはアクリルゴムの粉末をそのまま用いたり、有機溶媒に溶解して用いることができる。市販されている実用的なアクリルゴムを例示すれば、日本ゼオン株式会社製の「Nipolゴム」、帝国化学産業株式会社製の「テイサンゴム」、株式会社トウペ製「トアアクロン」、東亜合成化学株式会社製「アクロンゴム」などが挙げられる。
応力緩和層12にはアクリルゴム以外に、シリコーンゴムを除くゴムが含まれていても良い。例えば、ブチルゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、天然ゴムなどを挙げることができる。また、応力緩和層12におけるアクリルゴムの配合割合は、70質量%未満であると応力緩和効果が得にくい。したがって、70質量%以上配合することが好ましい。
また、応力緩和層12には、目的に応じて酸化防止剤、フィラーなどが添加されていても良い。
アクリルゴムは前記応力緩和層12と同様のものを使用することができる。第1接着剤層14、第2接着剤層16におけるアクリルゴム含量は特に規定されることはないが、5質量%未満であると耐プラズマ性が不充分となる恐れがあり、90質量%を超えると充分な接着力が発現しにくい。したがって、5〜90質量%であることが好ましく、10〜90質量%であることがより好ましい。
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、グリシジルエーテル型、グリシジルエステル型、グリシジルアミン型、トリヒドロキシフェニルメタン型、テトラグリシジルフェノールアルカン型、ナフタレン型、ジグリシジルジフェニルメタン型、ジグリシジルビフェニル型等の2官能または多官能エポキシ樹脂があげられるが、中でもビスフェノール型のものが好ましく、より好ましくはビスフェノールA型エポキシ樹脂である。
また、フェノール樹脂としては、アルキルフェノール樹脂、p−フェニルフェノール樹脂、ビスフェノールA型フェノール樹脂等のノボラックフェノール樹脂およびレゾールフェノール樹脂、ポリフェニルパラフェノール樹脂等の公知のフェノール樹脂が挙げられる。特にノボラックフェノール樹脂が好ましく使用される。
これら熱硬化性樹脂は単独でも良いし、2種以上を用いてもよい。
また、第1接着剤層14と第2接着剤層16の構成や厚みは、同じであっても異なっていても良いが、同じであることが好ましい。第1接着剤層14と第2接着剤層16の構成や厚みが同じである場合は、セラミック板の反りをより抑えることができる。
[第1の実施形態]
本発明の静電チャック装置の第1の実施形態について、図2を用いて説明する。図2は第1の実施形態の静電チャック装置20の断面図である。また、説明の便宜上、各層は一定間隔を開けて図示している。実際の静電チャック装置では、各層が密着している。本実施形態の静電チャック装置20は、基盤26に前記静電チャック装置用接着シート10、電極を内部に有するセラミック板22が順に積層されている。電極は図示されない電源と接続されている。
次に、本発明の静電チャック装置の第2の実施形態について、図3を用いて説明する。図3は第2の実施形態の静電チャック装置30の断面図である。また、説明の便宜上、各層は一定間隔を開けて図示している。実際の静電チャック装置では、各層が密着している。本実施形態の静電チャック装置30は、基盤26に前記静電チャック装置用接着シート10、ポリイミドフィルム38、電極36、接着剤層34、セラミック板32が順に積層されている。電極は図示されない電源と接続されている。
ポリイミドフィルム38の厚さは特に限定されないが、10〜75μmが好ましく、10〜50μmがより好ましい。熱伝導性の観点からは薄い方が好ましいが、機械的強度、耐電圧および耐久性を考慮すると、25〜50μmが特に好ましい。
(実施例1)
<接着剤層の製造>
アクリルゴム(日本ゼオン株式会社製、Nipol AR71)50質量部と、エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製、JER828)25質量部と、レゾールフェノール樹脂(昭和高分子株式会社製、ショウノールCKM−908A)25質量部とに、触媒として2エチル−4メチルイミダゾール1質量部を添加した組成物を接着剤に用いた。
前記の組成物をメチルエチルケトンに溶解して固形分が30質量%の接着剤塗料を調製し、離型性ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ38μm)の片面に塗布した後、150℃で3分間加熱乾燥して、厚さ10μmの接着剤層を作製した。
<応力緩和層の製造>
アクリルゴム(日本ゼオン株式会社製、Nipol AR71)70質量部、アクリロニトリルブタジエンゴム(日本ゼオン株式会社製、商標名:Nipol 1001)30質量部とをメチルエチルケトンに溶解して固形分が30質量%の塗料を調製し、離型性ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ38μm)の片面に塗布した後、150℃で3分間加熱乾燥して、厚さ25μmのシートを作製した。この厚さ25μmのシートを4枚使用して、ラミネート機(株式会社エム・シー・ケー製、FPC−600DF)で90℃、1m/min、0.1MPaの条件で熱圧着して、厚さ100μmの応力緩和層を作成した。
<静電チャック装置用接着シートの製造>
接着剤層、応力緩和層、接着剤層をラミネート機(株式会社エム・シー・ケー製、FPC−600DF)で80℃、1m/min、0.1MPaの条件で順次熱圧着して、接着剤層/応力緩和層/接着剤層=10μm/100μm/10μmの静電チャック装置用接着シートを製造した。
<静電チャック装置の製造>
得られた静電チャック装置用接着シートを100mm×100mmに裁断した後、100mm×100mm×5mmのアルミニウム基盤に貼着し、さらに電極入りセラミック板を貼り合わせて静電チャック装置を製造した。
静電チャック装置用接着シートとアルミニウム基盤および該接着シートとセラミック板の貼り合わせは、150℃/30分間の真空プレス(圧力条件:0.1MPa)で行い、真空プレス作業後に接着剤層の接着剤の熱硬化を完了させるために通風オーブン内で150℃で12時間の熱処理を施した。
応力緩和層を50μmとした以外は実施例1と同様にして静電チャック装置を製造した。
応力緩和層を200μmとした以外は実施例1と同様にして静電チャック装置を製造した。
接着剤層を2μmとした以外は実施例1と同様にして静電チャック装置を製造した。
接着剤層を20μmとした以外は実施例1と同様にして静電チャック装置を製造した。
接着剤層の組成物として、アクリルゴム(日本ゼオン株式会社製、Nipol AR71)10質量部と、エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製、JER828)45質量部と、レゾールフェノール樹脂(昭和高分子株式会社製、ショウノールCKM−908A)45質量部とに対し、触媒として2エチル−4メチルイミダゾールを1質量部添加した組成物を用いて接着剤層を製造した以外は、実施例1と同様にして静電チャック装置を製造した。
接着剤層の組成物として、アクリルゴム(日本ゼオン株式会社製、Nipol AR71)90質量部と、エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製、JER828)5質量部、レゾールフェノール樹脂(昭和高分子株式会社製、ショウノールCKM−908A)5質量部とに、触媒として2エチル−4メチルイミダゾール1質量部を添加した組成物を用いて接着剤層を製造した以外は、実施例1と同様にして静電チャック装置を製造した。
応力緩和層の組成物として、アクリルゴム(日本ゼオン株式会社製、Nipol AR71)100質量部をメチルエチルケトンに溶解して固形分が30質量%の塗料を調製した以外は、実施例1と同様にして静電チャック装置を製造した。
シリコーンゴム(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製、XE14−B2324)をメチルエチルケトンに溶解して固形分が25質量%の接着剤塗料を調製し、離型性ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ38μm)の片面に塗布した後、150℃で3分間加熱乾燥して、厚さ25μmのシートを製造した。
得られたシートを用い、実施例1と同様に厚さ100μmの応力緩和層を製造した。接着剤層を設けなかった以外は、実施例1と同様にして静電チャック装置を製造した。
シリコーンゴム(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製、XE14−B2324)50質量部と、エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製、JER828)25質量部、レゾールフェノール樹脂(昭和高分子株式会社製、ショウノールCKM−908A)25質量部とに、触媒として2エチル−4メチルイミダゾール1部添加した組成物を用いて接着剤層を製造した以外は、実施例1と同様にして、静電チャック装置を製造した。
比較例1で得られた応力緩和層を用いた以外は、実施例1と同様にして静電チャック装置を製造した。
接着剤層を設けなかった以外は、実施例1と同様にして静電チャック装置を製造した。
(接着性)
<試験方法>
製造した静電チャック装置を150℃のオーブンに1000時間加熱した後、接着剤層とセラミック板および基盤の層間で膨れ、剥がれなどの有無を確認した。
<判断基準>
○・・・・・膨れ、剥がれなし
△・・・・・一部剥がれているが、平面度に影響なし
×・・・・・著しい膨れ、剥がれあり
<試験方法>
製造した静電チャック装置を、画像測定システム(株式会社ニコン製、NEXIV VMR−6555)により、静電チャック装置のセラミック板全面にわたりZ軸方向を測定して、その最高値と最低値の差を平面度とした。測定は、150℃、1000時間加熱の前後で実施した。
<判断基準>
前記加熱前後の平面度の差異を用いて、以下の基準で評価を行った。
○・・・・・10μm以下
△・・・・・10μmを超えて、20μm未満
×・・・・・20μm以上
<試験方法>
製造した静電チャック装置をプラズマ発生装置(反応性スパッタエッチング方式)内に設置し、24時間、プラズマ発生させた。プラズマ条件は、RF出力:2.5kW、13.56MHzガス圧力:1.33×10−3Pa、反応性ガス:CF4、O2であった。この条件下のプラズマに1000時間暴露し、初期値と比較して接着剤層の端面からの侵食を比較した。
<判断基準>
プラズマ侵食距離を計測し、以下の基準で評価を行った。
○・・・・・1μm以下
△・・・・・1μmを超えて、10μm未満
×・・・・・10μm以上
12 応力緩和層
14 第1接着剤層
16 第2接着剤層
20、30 静電チャック装置
Claims (4)
- アクリルゴムを含む応力緩和層と、応力緩和層の両面に設けられ、アクリルゴムと熱硬化性樹脂を含む接着剤層と、を有する静電チャック装置用接着シート。
- 前記接着剤層に含まれるアクリルゴム含量が、アクリルゴムと熱硬化性樹脂との合計含量中の5〜90質量%であることを特徴とする、請求項1に記載の静電チャック装置用接着シート。
- 前記応力緩和層がアクリルゴムと、シリコーンゴム以外のゴムとを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の静電チャック装置用接着シート。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電チャック装置用接着シートを有することを特徴とする静電チャック装置。
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